全球定位系统(GPS) _全球定位系统

本文概述

全球定位系统(GPS)的历史
GPS的受益者
GPS的局限性

自第二次世界大战以来, 全球定位系统(GPS)一直非常重要。
尽管最初的重点主要放在军事目标, 车队管理和导航上, 但随着无线电定位的优势扩展到(但不限于)追查失窃车辆并将平民引至最近的医院, 加油站, 商业用途开始变得有意义。旅馆等等。
GPS系统由24个轨道卫星网络组成, 称为NAVSTAR(具有时间和范围的导航系统), 并以六个不同的轨道路径放置在空间中, 每个轨道平面中有四个卫星, 并在其信号束下覆盖整个地球。

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【全球定位系统(GPS)】这些卫星的轨道周期为十二小时。
卫星信号可以在世界任何地方任何时间接收。
安排卫星的间隔, 以便从地球上的每个点至少看到五个卫星。
1978年2月发射了第一颗GPS卫星。
每颗卫星预计将持续约7.5年, 并且替换卫星的建造和发射正在不断进行。
每个卫星都放置在约10900海里的高度, 重约862公斤。
卫星延伸至包括太阳能电池板在内的约5.2m(17英尺)的空间。每个卫星在三个频率上发射。
GPS基于称为三角测量技术的众所周知的概念。

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考虑将GPS接收器MS放置在假想球上。虚球的半径等于人造卫星” A” 与地面接收器之间的距离(人造卫星” A” 作为球的中心)。
现在, GPS接收器MS也是另一个假想球体上的一个点, 其中心是第二颗卫星” B” 。我们可以说GPS接收器位于这两个球的交点形成的圆上。
然后, 通过与第三颗卫星” C” 的距离测量, 将接收器的位置缩小到圆上的仅两个点, 其中两个点是虚构的, 因此从计算中删除。结果, 从三颗卫星测得的距离足以确定GPS接收器在地球上的位置。
全球定位系统(GPS)的历史

1957年-苏联发射了人造卫星I人造卫星。
1960年代-美国海军通过卫星导航跟踪了美国潜艇。
1978年-发射了NAVSTAR Block I GPS卫星。
1983年-大韩航空007航班被击落后, 美国宣布将GPS供民用。
1989年-麦哲伦(Magellan)推出了首款手持GPS设备NAV 1000。第一颗Block II卫星已发射。
1993年-启用24颗卫星系统的星座。
1995年-宣布全面运营能力(FOC)。
2000年-美国政府停止提供选择性服务。
2004年-高通公司成功完成了在手机上实时辅助GPS的测试。
2008年-Block II卫星发射升空。
2016年-GPS IIF卫星发射。

GPS的受益人

最初, 购买了1000多种便携式商用GPS接收机用于军事用途。
它们由士兵携带, 并固定在车辆, 直升机和飞机仪表板上。
GPS接收器用于B-2轰炸机和F-16战斗机等多种飞机。海军舰船将其用于会合, 扫雷和飞机操作。
GPS已对所有军事行动和武器系统变得重要。此外, GPS有利于非军事行动。
GPS用于卫星, 以获取高精度的轨道数据并控制航天器的方向。
GPS在陆地, 海上和空中都有各种应用。
GPS可以在室内和除由于自然或人为障碍物无法接收GPS信号的地方之外的任何地方使用。
军用和商用飞机均使用GPS进行导航。商业渔民和船夫也使用它来协助航行。
GPS提供的精确计时功能已被科学界用于研究目的。 GPS使测量单位可以帮助测量员相当快地设置他们的测量地点。
GPS也被赛车手, 远足者, 猎人, 山地车手和越野滑雪者用于非商业目的。
GPS还允许事故受害者按一下按钮, 将其位置传送到最近的响应中心, 从而帮助提供紧急路边援助。
GPS还有助于挽救生命。许多警察, 消防和紧急医疗服务部门正在使用GPS接收器来确定警车, 消防车或离紧急情况最近的救护车的位置, 从而在死亡或生命状况下实现最快的响应。
汽车制造商提供了以GPS接收器为指导的移动地图显示, 作为新车的选装件。

GPS的局限性

有几个因素会将误差引入GPS位置计算中, 从而使我们无法获得最佳的精度。
GPS的主要误差源是由于无线电信号的速度仅在真空中才是恒定的, 这意味着距离测量值可能会随着大气中信号速度值的变化而变化。
众所周知, 大气层由电离层和对流层组成。众所周知, 对流层的存在主要由水蒸气组成, 会因温度和压力的变化而引起误差, 而电离层中的粒子也会引起重大的测量误差(如时钟差的情况！)。

影响GPS定位精度的因素如下：

误差因素	精度等级(米)
Standard GPS	差分GPS(DGPS)
大气条件(对流层)	0.5-0.7	0.2
大气条件(电离层)	5-7	0.4
多路径衰落和阴影效果	0.6-1.2	0.6
Receiver Noise	0.3-1.5	0.3
Selective availability	24-30	0
原子钟错误	1.5	0
Ephemeris errors	2.5	0